Nombre: SISTEMAS Y CIRCUITOS
Código: 505101008
Carácter: Básica
ECTS: 6
Unidad Temporal: Cuatrimestral
Despliegue Temporal: Curso 1º - Segundo cuatrimestre
Menciones/Especialidades:
Lengua en la que se imparte: Castellano
Carácter: Presencial
[CB1 ]. Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio
[CB2 ]. Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
[CG3 ]. Conocimiento de materias básicas y tecnologías, que le capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
[B4 ]. Comprensión y dominio de los conceptos básicos de sistemas lineales y las funciones y transformadas relacionadas, teoría de circuitos eléctricos, circuitos electrónicos, principio físico de los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos, tecnología de materiales y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería
Se recomienda haber cursado las asignaturas Cálculo I y Física.
[TR5 ]. Aplicar a la práctica los conocimientos adquiridos
Al finalizar el programa formativo, el estudiante debe ser capaz de:
Interpretar correctamente los diagramas de circuitos e identificar los distintos componentes que los integran.
Calcular o medir tensiones de nodo y corrientes de rama de circuitos con componentes específicos en régimen estacionario sinusoidal (monofrecuencial) y en corriente contínua (CC), así como también en régimen transitorio CC en circuitos de primer orden.
De manera inversa al resultado 2, determinar las impedancias de un circuito prediseñado para que los valores de tensión y/o corriente en el circuito se ajusten a las especificaciones.
Describir los componentes adecuados que integren un valor de impedancia dado.
Comprender el planteamiento de problemas eléctricos, emplear la técnica más adecuada para su resolución, argumentar los desarrollos y juzgar los resultados obtenidos.
Manipular el simulador computacional PSpice para el análisis de circuitos eléctricos.
Reproducir circuitos eléctricos en placas protoboard a partir de diagramas de circuitos y detectar experimentalmente fallos en circuitos (daños en componentes y cortocircuitos)
Manipular polímetros, osciloscopios, fuentes de tensión y generadores de funciones para medir y representar los parámetros eléctricos de circuitos.
Tener una actitud activa en la formación y un comportamiento profesional, realzando la ética, es respeto y la responsabilidad hacia las personas y con los recursos materiales que se ponen a su disposición.
Participar, cooperar, ayudar y apoyarse con compañeros en los desarrollos prácticos y resolución de problemas.
Parámetros fundamentales de los circuitos eléctricos. Comportamiento básico de los componentes de circuitos. Técnicas de análisis de circuitos. Circuitos ante señales que varían con el tiempo. Circuitos ante excitación sinusoidal. Teoremas fundamentales de los circuitos.
Fundamentos de CC
1. Introducción a CC
1.1. Unidades de medida
1.2. Diagramas de circuitos
1.3. Estructuras comunes de redes
2. Conceptos y componentes básicos
2.1. Voltaje y fuentes de tensión
2.2. Corriente y fuentes de corriente
2.3. Interruptores, fusibles e interruptores automáticos
2.4. Resistencia y Ley de Ohm
2.5. Bobinas
2.6. Condensadores
2.7. Polaridad en tensión y sentido de corriente
2.8. Potencia y convenio de signos
2.9. Energía
2.10. Eficiencia
Análisis básico en CC
3. Circuitos serie
3.1. Ley Kirchhoff de Tensiones
3.2. Resistencias en serie
3.3. Bobinas en serie
3.4. Condensadores en serie
3.5. Fuentes de tensión en serie
3.6. Intercambio de componentes en serie
3.7. Divisor de tensión
3.8. Masa del circuito, masa de chasis y Toma de Tierra
4. Circuitos paralelo
4.1. Ley de Kirchhoff de Corrientes
4.2. Resistencias en paralelo
4.3. Bobinas en paralelo
4.4. Condensadores en paralelo
4.5. Fuentes de corriente en paralelo
4.6. Divisor de corriente
5. Métodos de análisis
5.1. Conversión de fuentes
5.2. Análisis de mallas
5.3. Análisis de nodos
6. Teoremas de redes
6.1. Superposición
6.2. Thévenin
6.3. Norton
6.4. Máxima Transferencia de Potencia
6.5. Sustitución
Régimen transitorio
7. Circuitos de primer orden en el dominio del tiempo
7.1. La función escalón y la función pulso
7.2. Ecuaciones de carga y descarga del condensador
7.3. Energía almacenada por un condensador
7.4. Ecuaciones de carga y descarga de la bobina
7.5. Energía almacenada por una bobina
Fundamentos de CA
8. Introducción a CA/RES
8.1. Formas de onda sinusoidales en el dominio del tiempo
8.2. Valor medio y valor eficaz (RMS)
8.3. Fasores
8.4. Impedancia y admitancia complejas
Análisis básico en CA
9. Régimen Estacionario Sinusoidal
9.1. Procedimiento general de análisis
9.2. Factor de potencia
9.3. Triángulo de potencias
9.4. Resistencia efectiva
9.5. Eficiencia y máxima transferencia de potencia
10. Transformadores y circuitos acoplados magnéticamente
10.1. Transformador de núcleo de hierro
10.2. Impedancia reflejada
10.3. Aplicaciones del transformador
10.4. Acoplamiento de bobinas
Sesión 1.- Instrumentación básica y componentes pasivos.
Esta primera práctica supone una breve introducción de los principales instrumentos de laboratorio con los que el alumno tendrá que enfrentarse a la hora de llevar a cabo la generación o medición de una determinada magnitud eléctrica. Se trata de familiarizarse con el uso de los distintos equipos de laboratorio. Para cada uno de ellos se facilita una breve descripción de sus funciones principales así como de los distintos modos de funcionamiento. El alumno deberá por sí mismo practicar con ellos para adquirir la habilidad necesaria en su manejo.
Sesión 2.- Divisor de corriente y tensión. Resistencias variables.
En esta práctica se pretende reforzar la comprensión de las configuraciones serie y paralelo de elementos al tiempo que se ayuda al alumno a adquirir destrezas prácticas en el montaje de circuitos y el uso del multímetro como instrumento de medida. También se introduce un nuevo componente, como es el potenciómetro, actuando en redes de acoplamiento como divisor de tensión y como divisor de corriente. En el desarrollo de la práctica, el alumno tendrá oportunidad de verificar las leyes de Kirchhoff vistas en clase de teoría. También se potencia la capacidad de análisis para estimar a priori los resultados esperados y se invita a la crítica para la extracción de conclusiones que ayuden a la autocorrección de errores conceptuales.
Sesión 3.- Fuentes dependientes.
En esta práctica se emplea el programa de simulación de circuitos PSpice para analizar circuitos con fuentes dependientes.
Sesión 4.- Teoremas.
Mediante esta práctica el alumno podrá verificar y ser capaz de manejar las técnicas derivadas de las leyes de Kirchhoff y de la Ley de Ohm que permiten resolver de una manera más simple cierto tipo de circuitos.
Sesión 5.- Transitorios de circuitos.
En esta práctica el alumno analizará y resolverá transitorios de circuitos en el dominio del tiempo desde las tres aproximaciones posibles: teoría, simulación y reproducción real sobre placa del transitorio.
Sesión 6.- Análisis de circuitos en Régimen Estacionario Sinusoidal.
En esta práctica el alumno revisará los conceptos estudiados en teoría para ser capaz de resolver problemas de circuitos excitados sinusoidalmente aplicando traslaciones entre los dominios del tiempo y la frecuencia. Realizará la simulación en PSPICE de un circuito en régimen estacionario sinusoidal, para evaluar la respuesta de sus elementos circuitales o la función de transferencia. Finalmente aprenderá a medir el desfase entre señales mediante montaje en placa y el uso del osciloscopio.
Sesión 7.- Caracterización experimental de tensiones y corrientes.
En esta práctica se presentan tres tipos de un componente electrónico denominado diodo: rectificador, LED y Zener. Para su estudio, el alumno realizará distintas medidas para poder representar gráficamente sus curvas de caracterización tensión/corriente con el propósito de observar sus respectivos comportamientos.
La Universidad Politécnica de Cartagena considera como uno de sus principios básicos y objetivos fundamentales la promoción de la mejora continua de las condiciones de trabajo y estudio de toda la Comunidad Universitaria. Este compromiso con la prevención y las responsabilidades que se derivan atañe a todos los niveles que integran la Universidad: órganos de gobierno, equipo de dirección, personal docente e investigador, personal de administración y servicios y estudiantes. El Servicio de Prevención de Riesgos Laborales de la UPCT ha elaborado un "Manual de acogida al estudiante en materia de prevención de riesgos" que puedes encontrar en el Aula Virtual, y en el que encontraras instrucciones y recomendaciones acerca de cómo actuar de forma correcta, desde el punto de vista de la prevención (seguridad, ergonomía, etc.), cuando desarrolles cualquier tipo de actividad en la Universidad. También encontrarás recomendaciones sobre cómo proceder en caso de emergencia o que se produzca algún incidente. En especial, cuando realices prácticas docentes en laboratorios, talleres o trabajo de campo, debes seguir todas las instrucciones del profesorado, que es la persona responsable de tu seguridad y salud durante su realización. Consúltale todas las dudas que te surjan y no pongas en riesgo tu seguridad ni la de tus compañeros.
DC fundamentals
1. Introduction to DC
1.1. Units of measurement
1.2. Circuit diagrams
1.3. Common network structures
2. Concepts and basic components
2.1. Voltage and voltage sources
2.2. Current and current sources
2.3. Switches, fuses and circuit breakers
2.4. Resistance and Ohm¿s Law
2.5. Inductance
2.6. Capacitance
2.7. Voltage polarity and current direction
2.8. Power and power direction covention
2.9. Energy
2.10. Efficiency
Basic DC analysis
3. Series circuits
3.1. Kirchhoff¿s Voltage Law
3.2. Resistors in series
3.3. Inductors in series
3.4. Capacitors in series
3.5. Voltage sources in series
3.6. Interchanging series components
3.7. Voltage divider
3.8. Circuit ground, Chassis ground and Earth ground
4. Parallel circuits
4.1. Kirchhoff¿s Current Law
4.2. Resistors in parallel
4.3. Inductors in parallel
4.4. Capacitors in parallel
4.5. Current sources in parallel
4.6. Current divider
5. Methods of analysis
5.1. Source conversions
5.2. Mesh analysis
5.3. Nodal analysis
6. Network theorems
6.1. Superposition
6.2. Thévenin
6.3. Norton
6.4. Maximum Power Transfer
6.5. Substitution
Transient regime
7. First order time domain circuits
7.1. Step function and Pulse function
7.2. Capacitor charging and discharging equations
7.3. Energy stored by a capacitor
7.4. Inductor charging and discharging equations
7.5. Energy stored by an inductor
AC fundamentals
8. Introduction to AC/SSS
8.1. Time domain sinusoidal waveforms
8.2. Average value and effective (RMS) value
8.3. Phasors
8.4. Complex impedance and admitance
Basic AC analysis
9. Sinusoidal Steady State
9.1. Analysis general procedure
9.2. Power factor
9.3. Power triangle
9.4. Effective resistance
9.5. Efficiency and Maximum Power Transfer
10. Transformers and magnetic coupled circuits
10.1. Iron core transformer
10.2. Reflected impedance
10.3. Transformer applications
10.4. Coupled inductors
Entregables
A lo largo del curso, el alumno podrá documentar de forma manuscrita sobre un cuaderno, personal e intransferible (en adelante, el cuaderno de laboratorio) el desarrollo de todas las sesiones de laboratorio programadas en las que se debe detallar:
1) Los posibles estudios previos
2) Descripción de los contenidos teóricos contemplados para la realización de la práctica y el protocolo de desarrollo ejecutado
3) Los resultados solicitados
4) Las conclusiones propias sobre práctica
5) Valoración personal sobre la práctica en general incluyendo las dificultades encontradas e indicando qué conceptos vistos en clases de teoría han sido trabajados.
Dicho cuaderno tiene carácter entregable y podrá consultarse durante el correspondiente test en las pruebas de evaluación.
Clase en aula convencional: teoría, problemas, casos prácticos, seminarios, etc
Asistencia de los estudiantes a las clases magistrales de la asignatura.
Asistencia de los estudiantes a las clases de resolución de problemas.
42
100
Clase en laboratorio: prácticas
Asistencia de los estudiantes a las clases de laboratorio
15
100
Clase en campo o aula abierta (visitas técnicas, conferencias, etc.). En general, actividades que requieren de unos recursos o de una planificación especiales
No están previstas actividades de campo o aula abierta.
0
100
Clase en aula de informática: prácticas
No se realizan actividades en el aula de informática.
0
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación continua)
Asistencia de los estudiantes a las pruebas de evaluación continua de la asignatura.
3
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación final)
Asistencia de los estudiantes a las pruebas de evaluación final de la asignatura.
3
100
Tutorías
Tiempo dedicado por el alumno para resolver dudas, realizar el seguimiento de trabajos o de los conocimientos adquiridos, entre otros .
12
50
Trabajo del estudiante: estudio o realización de trabajos individuales o en grupo
Tiempo dedicado por el alumno a la realización de los trabajos entregables, colección de problemas y resolución de los trabajos de laboratorio.
Tiempo dedicado por el alumno al estudio de la asignatura, individualmente o en grupo.
105
0
Exámenes escritos y/u orales (evaluación de contenidos teóricos y/o aplicados de la asignatura)
Se realizarán dos pruebas parciales durante el cuatrimestre.
Los contenidos de ambos exámenes parciales serán los correspondientes a la materia impartida hasta el momento de la convocatoria de cada examen parcial.
La materia sometida a examen en la primera prueba parcial quedará exenta para la segunda convocatoria parcial de la asignatura.
La nota mínima para poder promediar ambos exámenes parciales entre sí será de un 30% de su valor total (3 sobre 10).
La nota mínima final del promedio de ambos exámenes parciales, para poder ser combinada con la del resto de actividades evaluables de la asignatura, será de un 40% de su valor total (un 4 sobre 10).
En el promedio de ambos exámenes parciales, el primer examen parcial tendrá un peso del 40% mientras que el segundo examen parcial tendrá un peso del 60%.
60 %
Exámenes escritos y/u orales (evaluación de prácticas de laboratorio)
A lo largo del curso, el alumno podrá documentar de forma manuscrita sobre un cuaderno, personal e intransferible (en adelante, el cuaderno de laboratorio) el desarrollo de todas las sesiones de laboratorio programadas en las que se recomienda detallar:
1) Los posibles estudios previos
2) Descripción de los contenidos teóricos contemplados para la realización de la práctica y el protocolo de desarrollo ejecutado
3) Los resultados solicitados
4) Las conclusiones propias sobre práctica
5) Valoración personal sobre la práctica en general incluyendo las dificultades encontradas e indicando qué conceptos vistos en clases de teoría han sido trabajados.
Dicho cuaderno tiene carácter entregable y se permitirá su uso durante el correspondiente test en las pruebas de evaluación.
20 %
Entregables de ejercicios y/o prácticas
A lo largo del curso, el alumno deberá resolver aquellos problemas y cuestiones, seleccionados por los profesores, de entre los contenidos en el libro básico de problemas de la asignatura (en adelante, la colección) reseñado en la sección 8, y reflejarlo de forma manuscrita sobre un cuaderno, personal e intransferible (en adelante, el cuaderno de problemas).
La evaluación del cuaderno se realizará por sondeo del mismo mediante la corrección de un problema específico (Control de problemas) que será seleccionado en cada convocatoria.
20 %
Exámenes escritos y/u orales (evaluación de contenidos teóricos y/o aplicados de la asignatura)
Se realizará una prueba al finalizar el cuatrimestre.
Los contenidos del examen serán los correspondientes a la materia impartida hasta el momento de la finalización del cuatrimestre.
La nota mínima, para poder ser combinada con la del resto de actividades evaluables de la asignatura, será de un 40% de su valor total (un 4 sobre 10).
60 %
Exámenes escritos y/u orales (evaluación de prácticas de laboratorio)
A lo largo del curso, el alumno podrá documentar de forma manuscrita sobre un cuaderno, personal e intransferible (en adelante, el cuaderno de laboratorio) el desarrollo de todas las sesiones de laboratorio programadas en las que se recomienda detallar:
1) Los posibles estudios previos
2) Descripción de los contenidos teóricos contemplados para la realización de la práctica y el protocolo de desarrollo ejecutado
3) Los resultados solicitados
4) Las conclusiones propias sobre práctica
5) Valoración personal sobre la práctica en general incluyendo las dificultades encontradas e indicando qué conceptos vistos en clases de teoría han sido trabajados.
Dicho cuaderno tiene carácter entregable y se permitirá su uso durante el correspondiente test en las pruebas de evaluación.
20 %
Entregables de ejercicios y/o prácticas
A lo largo del curso, el alumno deberá resolver aquellos problemas y cuestiones, seleccionados por los profesores, de entre los contenidos en el libro básico de problemas de la asignatura (en adelante, la colección) reseñado en la sección 8, y reflejarlo de forma manuscrita sobre un cuaderno, personal e intransferible (en adelante, el cuaderno de problemas).
La evaluación del cuaderno se realizará por sondeo del mismo mediante la corrección de un problema específico (Control de problemas) que será seleccionado en cada convocatoria.
20 %
Comentarios adicionales:
Si un estudiante que ha superado una actividad de evaluación en el sistema de evaluación continua, desea presentarse a esa misma actividad en el sistema de evaluación final debe renunciar a la calificación obtenida en el sistema de evaluación continua.
Cualquiera de los instrumentos de evaluación reseñados, podrán ser constituidos o bien exigir que sean desarrollados total o parcialmente en lengua inglesa en forma escrita, en atención a la evaluación de la competencia Ta4.
La asistencia presencial a las sesiones de laboratorio no es obligatoria. No obstante, la asistencia a todas las prácticas quedará registrada en los mecanismos de control y seguimiento (ver apartado 7.2) y podrá ser considerado como un mérito adicional.
Igualmente, la participación y realización satisfactoria de actividades que el profesor pueda proponer podrá tener la consideración de mérito adicional.
Todo mérito adicional podrá ser tenido en cuenta como credencial ante un eventual proceso de revisión al alza sobre la calificación global de la asignatura cuya puntuación provisional se encuentre en un 5% por debajo del límite inferior del siguiente tramo en el rango de calificaciones hasta alcanzar dicho tramo cualitativo:
Suspenso: [ 0%, 50%[
Aprobado: [50%, 70%[
Notable: [70%, 90%[
Sobresaliente: [90%, 100%]
Autor: Robbins, Allan H.
Título: Análisis de circuitos teoría y práctica
Editorial: Cengage Learning,
Fecha Publicación: 2008
ISBN: 9789706868282
Autor: Nilsson, James W.
Título: Introduction to PSpice manual using OrCAD release 9.2 to accompany Electric circuits
Editorial: Prentice-Hall
Fecha Publicación: 2005
ISBN: 01314659533
Autor: Nilsson, James W.
Título: Introduction to PSpice manual [for] electric circuits using Orcad release 9.2
Editorial: Prentice Hall
Fecha Publicación: 2002
ISBN: 0130094706
Autor: Robbins, Allan H.
Título: Circuit analysis theory and practice
Editorial: Cengage Learning,
Fecha Publicación: 2013
ISBN: 9788131519028
Autor: Martínez González, Antonio
Título: Sistemas y circuitos
Editorial: Universidad Politécnica de Cartagena
Fecha Publicación: 2004
ISBN: 849578131
Autor: Boylestad, Robert L.
Título: Análisis introductorio de circuitos
Editorial: Prentice Hall
Fecha Publicación: 1998
ISBN: 9701701844